CN110307748B - 一种并联式自复位高效缓冲制退机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联式自复位高效缓冲制退机，包括连杆和两个完全相同的缓冲制退机构，两个缓冲制退机构对称设置，一端通过连杆连接。缓冲制退机构包括制退外筒、制退内筒、制退内筒端盖密封环环形密封件、第一摩擦板、两个限位螺栓、若干碟形弹簧和两块第二摩擦板等。第一摩擦板和两块第二摩擦板用螺栓紧固在一起通过金属屈服、摩擦生热以及粘滞阻尼实现高效耗能。制退内筒与制退外筒嵌套在一起，充满液体，其间隙构成的流液孔在制退时起到液压制退的效果。碟形弹簧通过材料的弹性形变为装置提供恢复力。本发明可用于缓冲巨大冲击载荷并实现自复位，具有平行度好、缓冲复进顺畅、制退力平稳、重量轻、缓冲性能高和耗能大的优点。

Description

一种并联式自复位高效缓冲制退机

技术领域

本发明属于缓冲装置领域，尤其是涉及一种并联式自复位高效缓冲制退机。

背景技术

并联式自复位高效缓冲制退机是一种新型的缓冲减震装置，该装置不但可以充当现行火炮的反后坐装置外，而且可以充当地震缓冲抗震器。

朱松晔在《自复位摩擦阻尼钢架建筑的抗震分析》一文中，提出了一种自复位摩擦耗能器，采用高强度螺栓连接和超弹性镍-钛合金进行摩擦耗能，但存在预应力材料记忆合金价格昂贵且恢复力受温度影响较大、复合材料钢绞线的锚固比较复杂、耗能后刚度退化快且残余变形大等不足。

Osman E Ozbulut 和 Stefan Hurlebaus 在《基于SMA的混合控制装置在20层非线性标杆建筑中的应用》一文中提出了一种新型的半主动控制的摩擦型自复位耗能器。该支撑在螺栓与摩擦板之间设置应变片，通过改变摩擦板阻力的大小实现半主动控制该支撑能根据地震的大小敏捷的控制滑动摩擦力的大小，从而有效消的除结构的残余变形。但由于高强度材料的弹性变形小，自复位支撑很难满足罕遇地震下结构位移变形需求，且高强度材料的延展性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并联式自复位高效缓冲制退机，解决了现有自复位制退机制退和复进运动不顺畅、可承受的冲击载荷小的问题，以及现有自复位制退机价格昂贵、结构复杂、专用性强、难以面向简单场合使用的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种并联式自复位高效缓冲制退机，连杆和两个完全相同的缓冲制退机构，两个缓冲制退机构对称设置，一端通过连杆连接。

缓冲制退机构包括外壳、端盖、后端密端盖、制退外筒、复进节制环、环形弹簧座、制退内筒、制退内筒端盖密封环、制退外筒端盖密封环、密封螺纹塞、环形密封件、第一摩擦板、两个限位螺栓、两个复进节制器卡栓、若干碟形弹簧和两块第二摩擦板。

外壳为圆筒形，制退内筒包括圆筒和固定在圆筒前端面的端帽，端帽自其前端面向圆筒方向开有一个二阶通孔与圆筒内腔相通，密封螺纹塞固定在二阶通孔内，制退内筒沿外壳的中心轴线设置两者之间形成环形空腔；设有密封螺纹塞的一端伸出外壳，端盖穿过端帽后套在圆筒和外壳上，制退内筒的圆筒中部的外壁上设有一圈第一凸台，环形弹簧座套在圆筒上，且紧贴第一凸台的前端面，若干碟形弹簧分为相邻设置的若干组，每组的碟形弹簧自前向后依次设置在环形弹簧座前方的环形空腔内，并抵住端盖；环形密封件设置在环形空腔内，并紧贴第一凸台的后端面，将环形空腔分为相互不连通的前腔和后腔，制退外筒包括第一圆筒、第二凸台和第三凸台，第一圆筒内壁的前段设有一圈弧形的第二凸台，第一圆筒外壁后段上设有一圈第三凸台，制退外筒设置在后腔内，使得第二凸台与圆筒外壁直接形成间隙，第三凸台与外壳内壁之间通过螺纹形成密封固定，后端密端盖设置在制退内筒的后端面，并与制退外筒的内壁通过螺纹密封固定，制退内筒端盖密封环内壁与制退内筒紧贴，外壁与制退外筒紧贴，且位于后端密端盖的前端面，制退外筒端盖密封环通过螺纹套在第二凸台外壁，复进节制环套在第一圆筒上，复进节制环下方的外壳的内壁上对称设有两个复进节制器卡栓，用于限制复进节制环的行程；第一摩擦板中心设有长条形的第二通孔，第一摩擦板设置在制退内筒内，两端分别与制退内筒固连，两块第二摩擦板紧贴第一摩擦板的两侧设置，第二摩擦板后端与后端密端盖固连，两个第二摩擦板17在第一摩擦板18的通孔两端处，投影开出两个能通过两个限位螺栓11的两个第五通孔。两个限位螺栓通过第两个第五通孔和第二通孔夹紧第一摩擦板和两块第二摩擦板，连杆上对称开有两个第一通孔，用于固定制退内筒的端帽。

本发明与现有技术相比，其显著优点有：（1）除液体流过节制内筒与节制外筒时整个装置受到的阻力和碟形弹簧通过弹性形变所受到的阻力以外，第一摩擦板与第二摩擦板通过相对位移产生的摩擦阻力，使得发射系统工作过程中所产生的剧烈冲击能量极大程度上得以转化，缓冲效率得到提高。

（2）本发明在工作时，节制内筒不直接承受剧烈的冲击载荷，所有部件之间彼此间联结紧密，刚强度均满足要求，可靠性高。

（3）整体结构紧凑，构造简单，便于加工制造和维修保养；

（4）节制内筒并联固连在连杆对称两端，提高了后坐复进的流畅度；

（5）缓冲性能较为稳定，缓冲时作用于地面或静止台架的力平稳，不易发生突变。

附图说明

图1为本发明一种并联式自复位高效缓冲制退机的装配结构示意图。

图2为本发明一种并联式自复位高效缓冲制退机的制退内筒端盖密封环示意图。

图3为本发明一种并联式自复位高效缓冲制退机的制退内筒示意图。

图4为本发明一种并联式自复位高效缓冲制退机的腔室示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图4，本发明一种并联式自复位高效缓冲制退机，包括连杆3和两个完全相同的缓冲制退机构，两个缓冲制退机构对称设置，一端通过连杆3连接。

缓冲制退机构包括外壳1、端盖2、后端密端盖4、制退外筒5、复进节制环6、环形弹簧座8、制退内筒10、制退内筒端盖密封环12、制退外筒端盖密封环13、密封螺纹塞14、环形密封件16、第一摩擦板18、两个限位螺栓11、两个复进节制器卡栓15、若干碟形弹簧9和两块第二摩擦板17。

外壳1为圆筒形，制退内筒10包括圆筒和固定在圆筒前端面的端帽，端帽自其前端面向圆筒方向开有一个二阶通孔与圆筒内腔相通，二阶通孔用于和密封螺纹塞14配合密封圆筒内腔中的液体，制退内筒10沿外壳1的中心轴线设置两者之间形成环形空腔，用于封装其他装置和液体。制退内筒10的圆筒中部的外壁上设有一圈第一凸台10-1，用于带动弹簧座8与环形密封件16，设有密封螺纹塞14的一端伸出外壳1，且可随外部冲击进行轴向移动。弹簧座8通过制退内筒10上的第一凸台10-1和制退内筒10一起移动，从而压缩碟形弹簧9。制退内筒10内有一第一摩擦板18。第一摩擦板18中心设有长条形的第二通孔，中心对称线与制退内筒10轴线重合设置，两端分别焊接在制退内筒10内壁上，当制退内筒10轴向移动时带动第一摩擦板产生移动，进而产生第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦力，形成制退和复进阻力。

所述连杆3为一长方体，在两侧为圆弧形，连杆3两端对称开有两个第一通孔，用于固定制退内筒10的端帽，连杆3分别与两个完全相同的缓冲制退机构连接，外部冲击直接作用与连杆3中心上。具体连接方式为：连杆3上的两个通孔分别与两组反后坐装置的制退内筒10通过螺纹固连，外部冲击力由连杆3作为介质均匀作用与制退内筒10上，使两组反后坐装置受力均匀。

所述端盖2与制退内筒10同轴，设置在制退内筒10中上部，端盖2穿过端帽后套在圆筒和外壳1上。端盖2由两个直径不同的圆筒连接而成，直径小的圆筒固定在制退内筒10上，与制退内筒10外径相配合，直径大的圆筒固定在外壳1上，直径小的圆筒内径与制退内筒10外径接触一圈设置有三层截面为梯形的圆环密封空隙。端盖2的作用是封装外壳1内液体。

所述碟形弹簧9为中心有一个圆孔的环，内径尺寸与制退内筒10外径尺寸相配合，弹簧座8为有一个圆孔的环，内径尺寸与制退内筒10外径尺寸相配合。若干碟形弹簧9分为相邻设置的若干组，每组的碟形弹簧9自前向后依次设置在环形弹簧座8前方的环形空腔内，并抵住端盖2。碟形弹簧9作为弹性阻力的介质，其弹力在制退使充当制退力，在复进时充当复进力。

所述弹簧座8和若干碟形弹簧9均与制退内筒10同轴设置，弹簧座8的后端面与制退内筒10上的第一凸台10-1的前端面紧贴，若干碟形弹簧9的底端抵在弹簧座8的前端面上，顶端顶在端盖2的内部端面上。弹簧座8的作用是将制退内筒10上的第一凸台10-1的力均匀通过弹簧座8作用与碟形弹簧9上。

所述外壳1为圆筒形，外壳1的外壁后段上设有一圈第四凸台，用于固连地面或静止台架。外壳1的作用是封装各个零件以及制退液。

所述密封螺纹塞14固定在二阶通孔内，旋紧于制退内筒10的顶部，并伸出外壳1，且可随外部冲击进行轴向移动，其作用为密封制退内筒10的内部腔室，使制退液封装于制退内筒10当中。

所述制退内筒10和制退外筒5沿外壳1的中心轴线设置，相邻之间形成环形空腔，外壳1内壁与制退外筒5外壁所围成的空间我们称为Ⅰ腔；制退内筒10外壁、制退外筒5内壁和环型密封件16所围成的空间我们称为Ⅱ腔；制退内筒10圆筒通过密封螺纹塞14和后端密端盖4围成的内腔我们称为Ⅲ腔。

所述腔室中都装满制退液，制退液的种类为丙三醇，当制退内筒10轴向向外运动时，制退液由Ⅰ腔流向Ⅱ腔再流向Ⅲ腔。

所述制退外筒5包括第一圆筒5-1、第二凸台5-2和第三凸台5-3，第一圆筒5-1内壁的前段设有一圈弧形的第二凸台5-2，第一圆筒5-1外壁后段上设有一圈第三凸台5-3，制退外筒5设置在后腔内，使得第二凸台5-2与制退内筒10外壁直接形成间隙，第一圆筒5-1的侧壁上开有一个第四通孔，第四通孔位于第二凸台5-2和第三凸台5-3之间。第三凸台5-3与外壳1内壁之间通过螺纹形成密封固定。制退外筒5与制退内筒10同轴，且位于制退内筒10底部，制退外筒5底部与后端密端盖4底部位于同一水平面上，制退外筒5的主要作用就在于分割Ⅰ腔和Ⅱ腔，其第二凸台5-2与制退内筒10外壁形成间隙，当制退液受挤压流过时会形成液压阻力。

所述制退内筒10的圆筒自内壁斜向后开有一个第三通孔，第三通孔的后端面位于制退外筒5的前端面的前方，用于连通Ⅱ腔与Ⅲ腔。制退内筒10的圆筒上第三通孔的后端面与制退外筒5的前端面的距离不得小于不受力时一组的碟形弹簧9的总体长度减去极限拉伸位置时一组的碟形弹簧9的总体长度，防止极限拉伸位置时环型密封件16挡住制退内筒10的圆筒上第三通孔。

所述制退内筒端盖密封环12固连在制退内筒10底部，制退内筒端盖密封环12内壁与制退内筒10紧贴，外壁与制退外筒5紧贴，且位于后端密端盖4的前端面，制退外筒端盖密封环13通过螺纹套在第二凸台5-2外壁，并于制退内筒10同轴，制退内筒端盖密封环12起到密封Ⅱ腔内部制退液的作用。

所述复进节制环6与制退外筒5同轴并套在第一圆筒5-1上，复进节制环6上自前端面向后端面开有一个一圈环形通孔，紧贴制退外筒端盖密封环13，且制退外筒端盖密封环13在与复进节制环6紧贴状态下可以完全密封复进节制环6上的一圈环形通孔。复进节制环6下方的外壳1的内壁上对称设有两个复进节制器卡栓15，用于限制复进节制环6的行程，防止复进时巨大的液压力直接将复进节制环6推向Ⅰ腔底部，防止下次制退复进节制环6不能够紧贴于制退外筒端盖密封环13上，起到阻隔Ⅰ腔和Ⅲ腔的效果。

所述制退外筒端盖密封环13固连在制退外筒5顶部，并于制退外筒同轴，起到阻挡复进节制环6的作用，并当Ⅰ腔液体通过复进节制环6流向Ⅱ腔时，由于液压压力复进节制环6会紧贴制退外筒端盖密封环13，关闭Ⅰ腔液体通过复进节制环6流向Ⅱ腔的通道，制退外筒端盖密封环13和复进节制环6的配合起到一个使制退液单向流通的作用。

所述复进节制器卡栓15分别位于外壳1内壁上的两端，并位于复进节制环6外径底部，用于阻挡复进节制环6位移行程，防止复进时巨大的液压力直接将复进节制环6推向Ⅰ腔底部，防止下次制退复进节制环6不能够紧贴于制退外筒端盖密封环13上，起到阻隔Ⅰ腔和Ⅲ腔的效果。

所述后端密端盖4设置在制退内筒10的后端面，后端密端盖4的外径与制退外筒5的内径相配合，与制退外筒5的内壁通过螺纹密封固定。后端密端盖4的外径与制退外筒5的内径相配合，起到密封和承载摩擦板17的作用。

所述第一摩擦板18中心设有长条形的第二通孔，制退内筒10固连，第一摩擦板18中心对称线与制退内筒10轴线重合设置，两端分别焊接在制退内筒10内壁上，位于制退内筒10筒内，放置在两个第一摩擦板18之间，并由两个限位螺栓11加紧。第一摩擦板18中的第二通孔可以使两个限位螺栓11在长条孔中延轴线滑动。在制退内筒10内的第一摩擦板18轴向运动时会与两个第二摩擦板17产生相对运动，产生运动阻力，可以增强缓冲效率，也可以控制复进速度。

所述两块第二摩擦板17紧贴第一摩擦板18的两侧设置，第二摩擦板17后端焊接在后端密端盖4上。形状为两个完全相同的长方形板，两个第二摩擦板17在第一摩擦板18的通孔两端处，投影开出两个能通过两个限位螺栓11的两个第五通孔。可供两个限位螺栓11通过并加紧第一摩擦板18和两块第二摩擦板17。在制退内筒10内的第一摩擦板18轴向运动时会与两个第二摩擦板17产生相对运动，产生运动阻力，可以增强缓冲效率，也可以控制复进速度。

所述环型密封件16设置在制退内筒10与外壳1形成的环形空腔内，处于制退内筒10与外壳1形成的环形空腔中部，紧贴制退内筒10第一凸台10-1的后端面，内径与制退内筒10外径相配合，外径与外壳1的内径相配合。环型密封件16外径与外壳1的内径之间存在一密封圈7，起到分割制退内筒10与外壳1所围成的环形空腔的作用，将环形空腔分为相互不连通的前腔和后腔。

本发明的并联式自复位高效缓冲制退机的工作过程为：当冲击力作用于连杆3时，此时并联式自复位高效缓冲制退机处于制退状态。制退时，连杆3带动两个并联的制退内筒10同时向外部进行运动，制退内筒10上的第一凸台10-1作用于弹簧座8上，再由弹簧座8作用到若干碟形弹簧9上，碟形弹簧9对冲击力进行制退。此时Ⅰ腔中液体向外抽动，推动复进节制环6移动，关闭由Ⅰ腔通过复进节制环6流向Ⅱ腔的通道，液体经制退外筒5上的第四通孔进入Ⅱ腔，一路经过制退外筒5与制退内筒10之间的空隙，再通过制退内筒10上的第三通孔流入Ⅲ腔。通过液压形成制退力，于此同时液体流经制退外筒5与制退内筒10间的空隙时，会有少部分能量消耗和损失。此时后端密端盖上的两个第一摩擦板18与第二摩擦板17产生相对运动，产生摩擦阻力，与液压阻力和弹簧阻力共同充当制退力。

当制退结束复位开始时，并联式自复位高效缓冲制退机处于复进状态。复进时，碟形弹簧9由于收到制退力产生弹性形变，碟形弹簧9会将制退内筒10复进到位。由于Ⅲ腔与Ⅱ腔是联通的，所以Ⅲ腔液体推动复进节制环6打开由Ⅲ腔直接流向Ⅰ腔的通道，此时液体通过复进节制环6的一圈通孔而产生复进液压阻力，给复进一部分阻力，以控制复进时的复进速度。同时后端密端盖4上的第一摩擦板18与制退内筒10中的第二摩擦板17进行相对运动，产生复进的另一部分阻力，以控制复进时的复进速度。后端密端盖4上的第一摩擦板18在复进过程中与制退内筒10中的第二摩擦板17进行相对运动消耗大量能量，将冲击载荷进行能量消耗。

Claims (9)

1.一种并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：包括连杆（3）和两个完全相同的缓冲制退机构，两个缓冲制退机构对称设置，一端通过连杆（3）连接；

缓冲制退机构包括外壳（1）、端盖（2）、后端密端盖（4）、制退外筒（5）、复进节制环（6）、环形弹簧座（8）、制退内筒（10）、制退内筒端盖密封环（12）、制退外筒端盖密封环（13）、密封螺纹塞（14）、环形密封件（16）、第一摩擦板（18）、两个限位螺栓（11）、两个复进节制器卡栓（15）、若干碟形弹簧（9）和两块第二摩擦板（17）；

外壳（1）为圆筒形，制退内筒（10）包括圆筒和固定在圆筒前端面的端帽，端帽自其前端面向圆筒方向开有一个二阶通孔与圆筒内腔相通，密封螺纹塞（14）固定在二阶通孔内，制退内筒（10）沿外壳（1）的中心轴线，设置两者之间形成环形空腔；设有密封螺纹塞（14）的一端伸出外壳（1），端盖（2）穿过端帽后套在圆筒和外壳（1）上，制退内筒（10）的圆筒中部的外壁上设有一圈第一凸台（10-1），环形弹簧座（8）套在圆筒上，且紧贴第一凸台（10-1）的前端面，若干碟形弹簧（9）分为相邻设置的若干组，每组的碟形弹簧（9）自前向后依次设置在环形弹簧座（8）前方的环形空腔内，并抵住端盖（2）；环形密封件（16）设置在环形空腔内，并紧贴第一凸台（10-1）的后端面，将环形空腔分为相互不连通的前腔和后腔，制退外筒（5）包括第一圆筒（5-1）、第二凸台（5-2）和第三凸台（5-3），第一圆筒（5-1）内壁的前段设有一圈弧形的第二凸台（5-2），第一圆筒（5-1）外壁后段上设有一圈第三凸台（5-3），制退外筒（5）设置在后腔内，使得第二凸台（5-2）与制退内筒（10）的圆筒外壁直接形成间隙，第三凸台（5-3）与外壳（1）内壁之间通过螺纹形成密封固定，后端密端盖（4）设置在制退内筒（10）的后端面，并与制退外筒（5）的内壁通过螺纹密封固定，制退内筒端盖密封环（12）内壁与制退内筒（10）紧贴，外壁与制退外筒（5）紧贴，且位于后端密端盖（4）的前端面，制退外筒端盖密封环（13）通过螺纹套在第二凸台（5-2）外壁，复进节制环（6）套在第一圆筒（5-1）上，复进节制环（6）下方的外壳（1）的内壁上对称设有两个复进节制器卡栓（15），用于限制复进节制环（6）的行程；第一摩擦板（18）中心设有长条形的第二通孔，第一摩擦板（18）设置在制退内筒（10）内，两端分别与制退内筒（10）固连，两块第二摩擦板（17）紧贴第一摩擦板（18）的两侧设置，第二摩擦板（17）后端与后端密端盖（4）固连，两个第二摩擦板（17）在第一摩擦板（18）的通孔两端处，投影开出两个能通过两个限位螺栓（11）的两个第五通孔；两个限位螺栓（11）通过两个第五通孔和第二通孔夹紧第一摩擦板（18）和两块第二摩擦板（17），连杆（3）上对称开有两个第一通孔，用于固定制退内筒（10）的端帽。

2.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：外壳（1）的外壁后段上设有一圈第四凸台，用于固连地面或静止台架。

3.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：缓冲制退机构还包括密封圈（7），密封圈（7）设置在环形密封件（16）和外壳（1）之间。

4.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：制退外筒（5）的前端面位于环形密封件（16）的后方，制退内筒（10）的圆筒自内壁斜向后开有一个第三通孔，第三通孔的后端面位于制退外筒（5）的前端面的前方。

5.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：第一圆筒（5-1）的侧壁上开有一个第四通孔，第四通孔位于第二凸台（5-2）和第三凸台（5-3）之间。

6.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：复进节制环（6）上自前端面向后端面开有一圈环形通孔。

7.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：制退内筒（10）的圆筒上第三通孔的后端面与制退外筒（5）的前端面的距离不得小于不受力时一组的碟形弹簧（9）的总体长度减去极限拉伸位置时一组的碟形弹簧（9）的总体长度。

8.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：制退内筒端盖密封环（12）外壁与制退外筒（5）内壁之间设有若干第一密封圈。

9.根据权利要求1所述的并联式自复位高效缓冲制退机，其特征在于：端盖（2）由两个直径不同的圆筒连接而成，直径小的圆筒固定在制退内筒（10）上，直径大的圆筒固定在外壳（1）上，直径小的圆筒与制退内筒（10）之间设有若干第二密封圈。

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